JPH1187457A - 異物除去機能付き静電吸着装置を備えた半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハ処理装置内の静電吸着装置とウエハとの
接触面に存在する異物を簡単な方法で積極的に除去でき
るウエハの処理方法を提供する。 【解決手段】静電吸着装置のウエハ裏面が接触する部位
を覆える面積を有する板状部材１０を、吸着部上の異物
の帯電極性と逆極性の電圧を印加して吸着させて、搬
送，固定する動作を行う構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において、ウエハ処理時にウエハの裏面に付着する
異物を除去する機能付き静電吸着装置を備えた半導体製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化に伴い、半導体装
置の製造及び検査工程においては、ウエハ表面のみなら
ず、裏面への異物（塵埃）の付着も問題となっている。
これは洗浄工程でのウエハ裏面から表面への異物の乗り
移りやフォトリソグラフィー工程での裏面異物起因のデ
フォーカスの原因となってしまうためである。また、エ
ッチング，スパッタ等のウエハ処理工程では、ウエハ面
内の均一性を確保するために、ウエハ面内の温度コント
ロールが行われているが、ウエハ裏面異物の付着により
ウエハステージとの隙間が不均一となり、充分な温度コ
ントロールができなくなる。

【０００３】特に近年はウエハ保持に静電気力が使用さ
れるようになってきているが、異物の存在は静電気力を
著しく減衰させる原因となるため、ウエハ裏面異物の付
着は重要な問題となっている。従来、このようなウエハ
の裏面に対する異物の低減法としては、例えば特開平8
−321447 号公報がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ処理装置におい
て、真空中及び処理中のウエハの搬送や固定の際に静電
吸着装置が多く利用されている。静電吸着装置では、処
理中ウエハの反りの矯正が可能である、温度制御のため
の熱伝導性が向上する、機械接触部から発生する異物を
低減できる等の利点がある。

【０００５】しかし、静電吸着を利用した処理装置であ
っても、ウエハ裏面と静電吸着装置が接触するため、こ
の部分では異物が発生する。前にも述べたように、ウエ
ハ裏面の付着異物は半導体装置の製造及び検査工程にお
いて、重要な問題となる。

【０００６】しかしながら、上記従来例では裏面異物に
接触する部材に付着している異物の除去という点では考
慮されているものの、異物の除去に使用する板状部材の
設置や、異物除去方法に関しての配慮が不足しており、
異物数そのものを積極的に減らす手段としては、まだ不
十分であった。

【０００７】本発明の目的は、処理装置内の静電吸着部
とウエハ裏面との接触部に発生した異物、あるいは処理
ウエハによる持ち込み異物を板状部材を用いて効率よ
く、そして積極的に除去することができる異物除去機能
付き静電吸着装置を備えた半導体製造装置及び検査装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、ウエハの搬送，固定または処理機能として静電吸着
装置を有するウエハ処理装置において、ウエハの裏面に
接触する部位を覆える面積を有する板状部材を処理ウエ
ハ吸着時の通常の印加電圧の極性に関係なく、異物の帯
電極性と逆になるよう、プラスのみまたはマイナスの
み、あるいはプラスとマイナスの両方の電圧印加により
吸着させ、通常のウエハ処理時と同様の動作、あるいは
搬送，固定を行い、ウエハ裏面と接触する静電吸着部に
存在する異物を板状部材に転写することで除去し、結果
的にウエハ裏面に付着する異物を低減する。

【０００９】また、上記の目的を達成するため、前述し
た板状部材を任意のウエハ搬送経路中に設置し、それを
吸着させて搬送または固定する動作を行う。任意のウエ
ハ搬送経路中に板状部材を設置することにより、製品ウ
エハの処理時間中に、板状部材を搬送または固定する動
作を行うことができ、ウエハ裏面との接触面の異物を効
率よく除去することが可能となる。

【００１０】さらに、異物の極性を測定する機構を備え
ることにより、どちらの極性を静電吸着装置に印加する
とより効果的であるかを判断し、効率よく異物を除去す
ることができ、結果としてウエハ裏面に付着する異物の
低減化が可能となる。

【００１１】また、前述した板状部材はシリコンウエ
ハ、あるいは高分子材料，セラミックスであってもよ
く、それらは定期的に交換されることにより目的は達成
される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の第一の実施例であり、本
発明を半導体検査装置の搬送部に適用した例について説
明する。図１において１は検査を行うメインチャンバ
ー、２は試料交換用のロードロック室であり、ゲートバ
ルブ３で仕切られていて、それぞれ真空雰囲気に保たれ
ている。４はウエハカセット、５は大気中でウエハをロ
ードロック室２へ搬送する搬送アーム、６は真空中でウ
エハを搬送する静電吸着搬送アーム、７はシリコンウエ
ハを載せるウエハホルダー、８はメインチャンバー内で
ウエハホルダーを保持するウエハステージである。

【００１４】通常のウエハ９は、カセット４から取り出
されロードロック室２へと搬送され、静電吸着アーム６
によりウエハホルダー７に載せられ、真空引きが完了し
た後にゲートバルブ３を通って、メインチャンバー内の
ウエハステージ８へウエハホルダーごと搬送される。

【００１５】ウエハを固定し搬送する際に、ウエハが接
触する部分に異物が付着していると、ウエハ裏面にこれ
らの異物が付着し、その後の工程において歩留まりを低
下させる原因となったり、製造装置を汚染するといった
ことが考えられる。また、確実にウエハを保持できない
原因ともなり得る。ウエハ裏面への異物付着に関して特
に問題となるのは、ウエハとの接触面積の大きい静電吸
着装置部分であることが多い。

【００１６】そこで本発明で提案したように、ウエハ裏
面の接触する部位を覆える板状部材を通常の処理ウエハ
と同様に吸着させて搬送することにより、ウエハ裏面が
接触する部分の異物を板状部材側に転写し、除去する。
この時、処理ウエハ吸着時の通常の印加電圧の極性に関
わらず、異物の持つ電気極性と逆極性の電圧を静電吸着
搬送アーム６に印加して板状部材１０を吸着させること
により、異物は板状部材１０側に付着しやすくなり、静
電吸着搬送アーム６はクリーンな状態に保たれる。図
２，図３を用いて静電吸着によるウエハ保持の原理と吸
着部分の付着異物除去の原理を説明する。

【００１７】図２において９はウエハ、１１は誘電体、
１２は電極、１３は電源である。静電吸着装置は、誘電
体１１を介して電源１３により電極１２とウエハ９の間
に電圧を印加し、この間に静電力を発生させてウエハ９
を吸着させるものである。図２は単極型と呼ばれるもの
で、電極が１つでウエハからアースをとる構造の静電吸
着装置を示している。

【００１８】図２に示す様に誘電体１１の表面には処理
ウエハとの接触により発生、あるいは持ち込み等による
異物１４が存在する。これらの異物である粒子は何らか
の理由により帯電していることが考えられる。たとえば
機械的な接触による破壊で生じた異物は破壊面での摩擦
により帯電する。

【００１９】また、異なる材質間での接触が起これば材
料間の電子のエネルギー順位差に起因した帯電が発生す
る。さらに電界に曝されたために帯電が起こるほか、プ
ラズマを利用した装置では電子やイオンの入射によって
も帯電は生じる。この異物１４はウエハ９が接触すると
物理的接触によりウエハ側に付着する、あるいは異物と
ウエハとの電位差に起因する帯電により静電気的に付着
することで、ウエハとの接触面である誘電体表面から除
去される。

【００２０】また、たとえ洗浄した部品であっても、も
とから付着している粒子が存在しなくなることはなく、
それらの影響も無視することはできない。もとから付着
している異物としては、洗浄中、あるいは組み立て中の
ものが考えられるが、これらの原因となる水中あるいは
大気中の粒子はマイナスに帯電しやすいことがわかって
いる。

【００２１】このように異物がどちらかの極性に帯電し
ていることを利用することにより、積極的に静電吸着装
置表面の異物を除去することが可能である。

【００２２】図３は誘電体表面の異物がマイナスに帯電
している様子を示しており、電極１２にマイナス電圧を
印加すれば異物は反発してウエハ側に転写される。逆に
プラス電圧を印加すると誘電体表面に引き付けられて付
着したままとなる。よって異物除去用の板状部材を吸着
させる際に電極にマイナス電圧を印加することにより、
効率的に異物を除去することができる。例としてマイナ
ス電圧を印加する場合を挙げたが、この異物除去の際の
印加電圧の極性は、誘電体表面に付着している異物が帯
電している極性と同じとなるよう、それぞれの装置によ
る異物の帯電特性に応じて選択することが必要である。

【００２３】一方、双極型の静電吸着装置であっても、
板状部材からアースを取り、複数の電極に同じ極性の電
圧を印加することにより、同様に高い異物除去効果が得
られる。このように、通常のウエハ処理時とは異なる方
法で板状部材を搬送、または固定する動作を行うことに
より、ウエハ裏面の接触部の異物を除去し、装置として
はクリーンな状態を保つことができる。

【００２４】次に本発明第二の実施例を図４，図５によ
り説明する。図４は図１と同様の検査装置のロードロッ
ク室２を上から見た部分図であり、図５はその断面図で
ある。図４，図５では板状部材１０をロードロック室２
内に設置できる構造となっている。処理ウエハが検査中
で、ロードロック室内にないときに、静電吸着搬送アー
ム６を上昇させて、板状部材１０を吸着固定させ、搬送
アーム上に付着している異物を除去する。処理ウエハが
メインチャンバー内にあるときにこの動作を行うことに
より、装置のスループットを低下させることなく、異物
を除去することができる。

【００２５】本実施例では真空雰囲気のロードロック室
内に板状部材を設置したが、板状部材の設置場所は、異
物を除去しようとする部品の状況にあわせて、効果的か
つ装置のスループットに影響しない任意のウエハ搬送経
路中とする。

【００２６】図６は本発明第三の実施例を示す図で、図
４と同様図１の検査装置のロードロック室２を上から見
た部分図であるが、静電吸着搬送アーム６上の異物の極
性を測定する極性測定機構２３を備えているのが特徴で
ある。静電吸着アーム６が通過する際に、極性測定機構
２３が吸着部上の異物の帯電極性を測定した後、即座に
静電吸着アームに異物とは逆極性の電圧を印加するよう
な制御を行う。すると、異物は板状部材１０に引き付け
られ、静電吸着アーム６の吸着部の異物は除去される。

【００２７】このように、異物の帯電極性を測定するこ
とで、静電吸着装置上の異物除去を効率よく行うことが
でき、装置全体としてクリーンな状態を保つことが可能
となる。ここでの異物の帯電極性測定は、毎回行う必要
はなく、ロット毎、あるいは数百枚毎といったように任
意のウエハ枚数毎に行えばよい。

【００２８】異物除去用の板状部材としては、処理装置
内でウエハと接触する部位の面積よりも大きな面積を持
つものであればよく、表面の清浄なシリコンダミーウエ
ハ，セラミックス材料など、重金属汚染の原因となるよ
うな材料を除いたさまざまな材質のものが使用可能であ
る。

【００２９】この異物除去用の板状部材を使用する頻度
に関しては、あらかじめある枚数毎に実施するといった
シーケンスを組んで行う方法の他、検査装置により異物
が増加した際に実施する方法であっても効果的である。
また、異物除去用板状部材を一回に一枚あるいは二枚以
上を用いて複数回作業を行うことにより、さらに高い効
果が得られる。さらに、この板状部材の両面を使用し
て、異物の除去を行うことも可能である。

【００３０】以上本発明の実施例では、検査装置に異物
除去用板状部材を設置した例を説明したが、検査装置に
限るわけではなく、半導体処理のその他のプロセス、た
とえばマイクロ波エッチング装置やイオン打ち込み装
置，描画装置，ＣＶＤ装置等静電吸着装置によりウエハ
を吸着して、固定あるいは搬送，処理を行う様々な装置
に有効に適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハ処
理装置における通常の動作、例えば搬送，固定，処理と
いった動作時にウエハの裏面に接触する部位を覆える面
積を有する板状部材を用いて、装置内のウエハ裏面の接
触面に存在する異物を板状部材に転写することで除去す
ることができる。その結果、処理用ウエハの裏面異物を
低減したクリーンな装置となり、さらに稼働率が高く、
歩留まりのよい装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である半導体検査装置を
示す図。

【図２】本発明の静電吸着によるウエハ保持の原理図。

【図３】本発明の板状部材による異物除去の原理図。

【図４】本発明の第二の実施例を示す図。

【図５】本発明の第二の実施例を示す断面図。

【図６】本発明の第三の実施例を示す図。

【符号の説明】

１…メインチャンバー、２…ロードロック室、３…ゲー
トバルブ、４…ウエハカセット、５…搬送アーム、６…
静電吸着アーム、７…ウエハホルダー、８…ウエハステ
ージ、９…ウエハ、１０…板状部材、１１…誘電体、１
２…電極、１３…電源、１４…異物、２３…極性測定機
構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを吸着した状態で、前記ウエハを搬
   送する機能、または固定する機能、または固定した状態
   で処理する機能として静電吸着装置を有するウエハ処理
   装置において、前記ウエハの処理の前後あるいは処理中
   に、前記ウエハの裏面に接触する部位を覆える面積を有
   する板状部材を、前期ウエハ吸着時の通常の印加電圧極
   性に関係なく、異物の持つ電気特性と逆極性の電圧印加
   により吸着し、通常のウエハ処理時と同様の動作を行う
   あるいは搬送または固定のみを行う、ウエハ裏面に接触
   する部位の付着異物除去機能付き静電吸着装置を備えた
   ことを特徴とする異物除去機能付き静電吸着装置を備え
   た半導体製造装置。